压缩荷载下煤岩损伤演化规律细观实验研究

利用计算机层析摄影技术 (CT)进行了单轴压缩荷载作用下脆性煤岩破坏全过程的细观损伤演化规律动态CT试验 ,得到了单轴荷载作用下各个应力阶段煤岩从微孔洞压密到微裂纹萌生、分叉、发展、断裂、破坏以及峰值后各个阶段清晰的CT图像和CT数 .根据实验结果可把白皎煤矿煤岩细观损伤演化规律全过程分为 5个阶段 :损伤弱化阶段、准线性阶段、损伤开始演化和稳定发展阶段、损伤加速发展阶段、峰后软化阶段 .通过对CT数及其方差进行分析 ,得到了单轴荷载作用下各个应力阶段煤岩的损伤演化规律 ,为从细观尺度探讨微裂纹的发生、发展提供了依据 .     

单轴压缩荷载作用下煤岩损伤演化规律的CT实验

冲击地压是煤岩体损伤破坏的特殊表现形式，为了弄清冲击地压的发生机理，利用CT机及其配套专用加载设备，进行了单铀压缩荷载作用下煤岩破坏全过程的细观损伤演化规律动态CT试验，得到了单轴荷载作用下各个应力阶段煤岩在从微孔洞压密到微裂纹萌生、分叉、发展、断裂、破坏以及峰值后各个阶段清晰的CT图像和CT数。通过对CT数和方差等数据进行分析，得到了单轴荷载作用下各个应力阶段煤岩的损伤演化规律，为从细观尺度探讨微裂纹的发生、发展提供了依据，可进一步研究煤岩的宏观破坏及其本构关系。     

富钴结壳破碎细观机理实验研究

在单轴载荷作用下对原状深海富钴结壳破坏全过程的细观损伤扩展规律进行实时CT试验,得到不同载荷作用下钴结壳与基岩中孔洞和微裂纹被压密、微裂纹萌生、破坏卸载等各个阶段的CT图像;根据试验数据绘制钴结壳与基岩单轴压缩下应力-应变全过程曲线并对其分阶段进行分析,同时,对得到的数据进行分析.研究结果表明：钴结壳与基岩的损伤演化具有局部化现象和不均匀性,裂纹的扩展路径大致沿着高密度区与低密度区的分界面,其内部裂纹的扩展导致它被最终破坏,这可为构建钴结壳的损伤破坏本构模型、开发和设计深海钴结壳开采设备提供依据.     

岩石破坏全过程的CT细观损伤演化机理动态分析

利用最新研制的与CT机配套的专用加载设备,进行了三轴(单轴)荷载作用下岩石破坏全过程的细观损伤扩展规律的动态CT(Computerized Tomography)试验.得到了在不同荷载作用下岩石从微孔洞被压密到微裂纹萌生、分叉、发展、断裂、破坏直到卸载等各个阶段清晰的CT图像.对得到的CT数等数据进行了分析,给出了应力损伤门槛值,得到损伤扩展的初步规律.     

冲击倾向性煤样单轴加载红外探测研究

为探求冲击煤层煤样在单轴加载过程中的红外变化规律,利用红外热像仪对煤样进行单轴加载红外监测,取剪切破坏和劈裂破坏两种试样,对破坏过程进行红外热像实验分析。结果表明:冲击煤层煤样AIRT(红外辐射温度)和应力-应变曲线的对应关系分为五个阶段,即下降(压密阶段)-上升(弹性阶段)-下降(塑性阶段)-上升(屈服阶段)-下降(破坏阶段);煤样破坏前期都曾出现一次相对较大的AIRT下降现象,下降AIRT依据试样的强度不同而不同;煤样剪切破坏过程比劈裂破坏过程高温区域明显;AIRT变化可以对煤样内、外部能量积聚与耗散进行较准确的趋势预测。     

煤岩三轴压缩损伤破坏声发射特征

在对MTS815岩石伺服试验系统通讯传输接口进行改造的基础上,实现了将检波器置于三轴室内的三轴压缩声发射试验,克服了检波器置于三轴室外壁无法监测到全面可靠声发射信号的弊端.煤岩三轴压缩声发射试验结果表明,与单轴压缩相比,围压增强了煤岩的整体性及刚度,使压密阶段声发射活动明显减弱.声发射振铃计数及能量出现最大值的时间均稍滞后于煤岩宏观破坏时刻,说明围压不但提高了其峰值强度,而且由于围压使煤岩内部裂隙的错动滑移受到抑制,提高了其峰后承载能力.振幅反映声发射的强度,三轴压缩条件下,轴向加载初期声发射振幅较小,宏观破裂前后出现大量高振幅声发射事件,残余塑性阶段仍然有较多振幅较大的声发射事件产生.声发射撞击计数率表征裂纹扩展的次数及速率,三轴压缩声发射撞击计数试验结果表明,弹塑性阶段是煤岩裂隙萌生扩展的主要阶段.岩石三轴压缩破坏声发射特征对于深刻理解矿山井下岩体破坏机理及采用微震监测技术预防相关动力灾害事故具有重要的理论及实际指导意义.     

单轴压缩声发射试验的页岩损伤演化规律

为获得受载页岩准确的损伤演化规律和声发射特征,完善以往受载岩石损伤单调增大的理论,进一步扩展对受载岩石内部损伤演化机理的认识,对陆相页岩进行单轴压缩声发射试验。试验结果表明:页岩单轴压缩过程分为4个阶段:压密阶段-弹性变形阶段-弹塑性变形阶段-峰后破坏阶段,压密阶段、弹性变形阶段和弹塑性变形前期有少量声发射信号,页岩峰值应力前后有大量声发射信号,特别是峰后破坏阶段,声发射信号急剧上升,声发射探头能够捕捉岩石的压密、裂纹的扩展和连通信息,声发射信号能够反映页岩内部微细观损伤演化过程;页岩平行层理面方向和垂直层理面方向的岩石损伤演化和声发射特征差别较大,因此对于层理性岩石不能忽略层理对岩石力学性质的影响;页岩压密阶段内部的微孔洞、微裂隙、宏观裂缝、层理被压实,损伤减小,页岩弹性模量不降反增,应力-应变曲线呈下凹型,首次提出受载岩石损伤先减小后增大,建立了更加合理的基于声发射特征的页岩单轴压缩损伤本构模型。     

岩石单轴与三轴CT尺度裂纹演化过程观测

结合使用专用三轴压力仪与CT扫描仪,对砂岩和粉砂岩分别进行压缩试验并获得了系列CT图像。发现单轴压缩和三轴压缩时岩石试件均经历压密、扩容、CT尺度裂纹萌生、扩展、扩张、贯通和岩石宏观破坏阶段。在压密阶段和扩容阶段,CT图像无明显变化。采用密度损伤增量定量描述细观裂纹演化的集合效应。在CT尺度裂纹演化阶段,从CT图像出发描述裂纹的空间位置、形态、运动方向分析CT尺度裂纹演化对于岩石变形和强度的影响。裂纹模式图可揭示CT裂纹演化的规律。CT裂纹演化的基本特点是扩展与扩张的交替性。三轴条件下CT裂纹与主应力夹角较大,裂纹面较平直,裂纹扩张困难,呈现剪切破坏特点。     

单轴压缩下孔洞砂岩细观破裂演化规律

采用INSTRON-1346型液压伺服控制试验机对含圆形、梯形、马蹄形和正方形4种孔洞的板样红砂岩进行单轴压缩试验,并借助数字图像相关技术观测和分析砂岩试样的变形和破裂演化过程,研究孔洞形状对岩石力学特性和断裂损伤演化规律的影响。研究结果表明:岩石抗压强度和弹性模量随着孔洞形状的不同而有不同程度的弱化,且梯形孔洞劣化作用最明显;含不同孔洞形状砂岩的破坏模式整体呈对角剪切破坏,但局部破坏存在一定差异;含孔洞岩样在单轴压缩条件下的变形损伤和演化过程均经历微孔隙压密与拉伸裂纹萌生阶段、拉伸裂纹稳定扩展阶段、次生裂纹萌生阶段、次生裂纹快速扩展阶段、远场裂纹萌生与繁衍阶段以及宏观剪切形成与破坏阶段这6个阶段;拉伸裂纹在加载全过程中经历"张开—闭合—重新张开"的过程;孔洞周围次生裂纹的起裂大多为张拉和剪切破坏共同作用的结果,其后剪切作用逐渐对裂纹的扩展起主导作用。     

单轴受压高温损伤砂岩的电学响应特征

为研究高温损伤后砂岩的电学响应特征，对常温和经过200,400,500,600,800℃加热水冷却后的绿砂岩岩样开展了单轴压缩试验，并实时监测了岩样在压缩过程中的电阻率变化规律.结果表明：对应于岩石在单轴压缩过程中的压密阶段、裂纹稳定扩展阶段、裂纹快速扩展阶段和破坏阶段，高温水冷却岩石电阻率的变化表现为电阻率小幅增加、电阻率平稳增加、电阻率增幅加大、电阻率急剧下降四个阶段.当加热温度低于400℃时，在初始压密段，电阻率变化率低于10%,当加热温度高于400℃后，在初始压密段电阻率变化率变化幅度增大，加热温度为800℃时，在初始压密段的电阻率变化幅度达50%左右，表明初始压密段电阻率的变化率可以反映岩石的初始损伤程度；当压力达到岩石峰值强度的80%～90%时，电阻率变化率达到峰值，随后出现骤降，说明电阻率变化率曲线的突降可以作为岩石发生破坏的电学前兆；电阻率变化的各向异性特征能够在一定程度上反映受压岩石最终贯通裂纹出现的位置，在潜在贯通裂纹附近的电阻率变化最为显著.     

电磁辐射信号的小波变换去噪研究

重点分析了实验室实验过程噪声的来源和特征,并利用小波变换的多尺度分析和非线性软门限方法对噪声进行了滤除。结果表明,实验室的噪声主要有固定频带的干扰和随机白噪声两种;对固定频带的噪声可以通过小波变换的多尺度分析进行有效滤除,对白噪声可以通过非线性软门限方法进行有效滤除,得到真正有用的信号。噪声滤除对于分析煤岩电磁辐射信号规律具有重要的意义,可以为现场利用电磁辐射监测技术预测煤岩动力灾害现象提供更加准确可靠的信号。     

红外热像仪用于金属材料断裂过程的实验研究

对4种金属材料14个试件受力变形直至断裂过程产生的红外辐射信息进行了实验研究。结果表明：金属试件在加载过程中所产生的红外热效应总体上比煤（岩）所产生的红外热效应明显，金属试件断裂前，在其未来断裂面形成的位置会出现高温前兆。这一现象将为红外遥感技术在大型复杂金属结构应力分析及无损检测方面的工程应用提供了实验基础。     

改进的小波变换阈值去噪方法

针对Donoho的阈值去噪方法有时去噪效果不能令人满意的问题,提出了一种二次小波变换阈值去噪的方法--对小波变换各个尺度上的小波系数都进行二次小波变换,并进行去噪处理后重构小波系数,再由重构的小波系数重构原信号,此时原信号中已去除大部分随机噪声,此后再对重构后的原信号进行小波域阈值去噪.仿真结果表明:该方法具有良好的去噪效果,而且对信号的主要细节保留较好.     

燃煤微生物预处理浮选脱硫的试验研究

研究了煤样中黄铁矿硫的赋存状态以及影响生物预处理浮选脱除煤中硫的几个因素,如不同的煤粒度、不同驯化菌种及不同的细菌组成等,指出煤样中黄铁矿硫的赋存状态适合用微生物预处理浮选脱硫的方法脱除,微生物预处理浮选脱硫是一种有效的洁净煤技术,全硫脱除率可达到42%·同时指出煤驯化接种二次的菌液脱硫效果要比用9k培养基培养的菌液和用煤驯化接种一次的效果要好,但是差别不是太大;细菌的分泌物和细菌细胞在浮选脱硫中是共同起作用的·     

改进的小波域阈值去噪方法

针对使用常规小波域阅值去噪方法对含有高频噪声的低频信号或较平稳信号进行处理时，其去噪效果和信号保真度有时不能令人满意的问题，提出了一种对小波变换尺度1上的小波系数进行二次小波变换，并进行去噪处理后重构小波系数的新方法。该方法可去除大部分高频随机噪声。此后，再对重构后的信号进行小波域阈值去噪处理。仿真结果表明：该方法去噪效果明显，且信号主要细节保留较好。     

基于动态规划的红外小目标检测与识别

研究了天空背景下红外运动小目标的检测与识别．对序列红外图像进行增强处理,通过模板滤波去除弱噪声;运用分割算法和聚类分析把目标和强噪声从背景中分离出来,根据所定义的一种距离,运用动态规划的方法找出目标,并得出目标的运动轨迹;给出整套处理方法的实验结果和分析．     

利用二进小波消除电动机故障信号白噪声

通过对信号奇异点在二进小波变换下特性的研究,阐明了白噪声的性态与电动机故障信号的奇异性态在二进小波变换下的截然不同的性质,总结出简明的判据并据此提出了一种消除电动机故障信号中的白噪声的实用算法。     

基于小波和小波包的信号消噪方法分析

在实际的工程应用中,采集的数据信号存在着大量的电子线路热噪声、环境噪声等系统噪声,小波及小波包对除去噪声信号是非常有效的。采用多种方法对平稳、非平稳信号进行消噪处理,在Matlab环境下比较分析结果,从而找到检测信号的最佳手段。     

数字图象条带干扰的自动检测与处理

本文提出了一种条带干扰自动检测和处理的新方法。该方法无需关于条带的先验知识,它通过对局部图象进行相关分析和统计估值,由此来检测干扰参数并估计干扰的强度。文中详细地论述了加性,乘性,周期性以及非周期性等条带干扰的处理方法。实验结果表明,该方法有很好的去条带干扰效果和相当高的处理速度。     

多频带消除地滚波的方法

在叠前消除干扰波对地震记录的影响，必须充分考虑干扰波的特征地滚波频率范围低．空间分布也有自己的规律．用快速小波变换对炮集记录信号进行了频带分解，在单频带上利用KL变换联合中值滤波方法提取在时移后的窗口中表现为强能量的面波同相轴，然后合成多频带上的面波、用这种方法从原炮集记录上消除地滚波的影响，使有效波的能量得到最好的保持．所设计的方法已用于实际地震资料的处理，取得了良好的效果。